(57)【要約】【課題】容易に実施することができ、リフロー工程などの加熱にも樹脂封止部のクラックの発生を防止することができる半導体装置を提供する。【解決手段】金属合金からなる基材の表面にメッキ層が形成されたリードフレーム４と、搭載用リードフレーム４ａに搭載された半導体発光素子２と、半導体発光素子２を樹脂で封止した樹脂封止部３とを有する半導体発光装置１において、搭載用リードフレーム４ａに、半導体発光素子２が搭載された位置から樹脂封止部３の外側となる位置までメッキ層より深く基材が露出するように溝６を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属合金からなる基材の表面にメッキ層が形成されたリードフレームと、前記リードフレームに搭載された半導体素子と、前記半導体素子を樹脂で封止した樹脂封止部とを有する半導体装置において、
前記リードフレームに、前記半導体素子が搭載された位置から前記樹脂封止部の外側となる位置まで前記メッキ層より深く前記基材が露出するように溝が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記溝は、前記半導体素子の外周を囲うように形成された堀部と、前記堀部と前記樹脂封止部の外側とを連絡する連絡部とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記堀部は、前記半導体素子の周囲に複数設け、前記半導体素子の中心に近づくに応じて幅が狭いことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子から前記樹脂封止部の外側となる位置までの距離が、電極として前記樹脂封止部から突出した前記リードフレームの電極部より短くなるように、前記樹脂封止部から突出させた突出部が、前記リードフレームに設けられ、
前記連絡部は、前記突出部に設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子がリードフレームに搭載され、この半導体素子を樹脂封止部で封止した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が銀ペーストを介してリードフレームに搭載され、この半導体素子を樹脂封止部で封止した半導体装置がある。この半導体装置を他の電子部品とともに配線パターンが形成された基板に実装するリフロー工程を行うと、樹脂封止部や銀ペーストが空気中で水分を吸湿しているので、その水分が加熱により蒸気となって気化膨張するため、樹脂封止部にクラックが発生したり、銀ペーストから半導体素子が剥離したりする。
【０００３】
このような加熱による封止樹脂部のクラックの発生を防止することができる半導体装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の半導体装置は、リードフレームのアイランドの裏面に、半導体素子を封止する樹脂封止部から露出する樹脂部材を設けたものである。この樹脂部材は、加熱され樹脂封止部が含んだ水分が水蒸気化したときに、加圧化した水分を外部へ導出する導水路として機能し、樹脂封止部のクラックの発生を防止するものである。
【特許文献１】特開平５−３２６７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の半導体装置は、加圧化した水分を外部へ導出する導水路として樹脂部材を新たに設けたものであるので、材料コストが上がってしまう。また、この樹脂部材をアイランドの裏側へ接着する必要があるので、製造工数が増大してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、容易に実施することができ、リフロー工程などの加熱にも樹脂封止部のクラックの発生を防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置は、金属合金からなる基材の表面にメッキ層が形成されたリードフレームと、前記リードフレームに搭載された半導体素子と、前記半導体素子を樹脂で封止した樹脂封止部とを有する半導体装置において、前記リードフレームに、前記半導体素子が搭載された位置から前記樹脂封止部の外側となる位置まで前記メッキ層より深く前記基材が露出するように溝が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の半導体装置によれば、リードフレームに、半導体素子が搭載された位置から前記樹脂封止部の外側となる位置まで、リードフレーム表面のメッキ層より深く基材が露出するように溝が設けられていることにより、封止樹脂部が空気中の水分を吸湿したまま加熱され、水分が水蒸気化しても、加圧化した水分を外部へ導出させることができるので、樹脂封止部のクラックの発生を防止することができる。また、リードフレームに溝を形成するだけなので、新たな部材を準備する必要がないため、材料コストの上昇を抑制することができるので、容易に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本願の第１の発明は、金属合金からなる基材の表面にメッキ層が形成されたリードフレームと、リードフレームに搭載された半導体素子と、半導体素子を樹脂で封止した樹脂封止部とを有する半導体装置において、リードフレームに、半導体素子が搭載された位置から樹脂封止部の外側となる位置までメッキ層より深く基材が露出するように溝が設けられていることを特徴としたものである。
【０００９】
樹脂封止部を形成する樹脂は、リードフレームの表面層であるメッキ層とは密着度が高いが、基材である金属合金とは密着度が低い。この半導体装置を空気中に保存していると、樹脂封止部が空気中の水分を吸湿する。樹脂封止部が吸湿した状態のまま半導体装置をリフロー工程などにより加熱すると、樹脂封止部が加熱され、樹脂封止部を形成する樹脂に吸湿された水分が水蒸気化する。そうなると樹脂封止部を形成する樹脂と、この樹脂とは密着度が低い金属合金の基材との間に、水蒸気の圧力により間隙ができる。この間隙は、溝として半導体素子が搭載された位置から樹脂封止部の外側となる位置まで連通しているので、水蒸気を樹脂封止部の内部から外側へ排出する導出路として機能する。
【００１０】
従って、樹脂封止部の内部から水蒸気を脱気することができるので、水蒸気の圧力による樹脂封止部のクラックの発生を防止することができるとともに、銀ペーストから半導体素子の剥離を防止することができる。
【００１１】
また、この溝は、リードフレームを製造する際に、溝の形に形成された型を押圧して容易に形成することができるので、新たな部材を準備する必要がない。従って、材料コストの上昇を抑制することができるので、容易に実施することができる。
【００１２】
本願の第２の発明は、溝は、半導体素子の外周を囲うように形成された堀部と、堀部と樹脂封止部の外側とを連絡する連絡部とが形成されていることを特徴としたものである。
【００１３】
半導体素子の外周を囲うように堀部を形成しているので、半導体素子の周囲に発生した樹脂封止部からの水蒸気を導入させることができ、堀部へ導入された水蒸気は連絡部を通じて樹脂封止部の外側へ導出することができるので、より確実に樹脂封止部のクラックの防止と、銀ペーストから半導体素子の剥離を防止することができる。
【００１４】
本願の第３の発明は、堀部は、半導体素子の周囲に複数設け、半導体素子の中心に近づくに応じて幅が狭いことを特徴としたものである。
【００１５】
メッキ層より深い溝は、樹脂封止部を形成する樹脂との密着度が低いので、半導体素子の中心に近づくに応じて幅を狭くすることで、樹脂封止部と半導体素子との密着性の高さを維持しつつ、水蒸気を堀部から連絡部へと導出させ、クラックの発生と銀ペーストから半導体素子の剥離の防止を図ることができる。
【００１６】
本願の第４の発明は、半導体素子から樹脂封止部の外側となる位置までの距離が、電極として樹脂封止部から突出したリードフレームの電極部より短くなるように、樹脂封止部から突出させた突出部が、リードフレームに設けられ、連絡部は、突出部に設けられていることを特徴としたものである。
【００１７】
溝を、電極として樹脂封止部から突出したリードフレームの電極部に設けるよりも、半導体素子から樹脂封止部の外側となる位置までの距離が近くなるように、リードフレームに樹脂封止部から突出させた突出部に設けた方が、水蒸気を脱気しやすいので、クラックの発生と銀ペーストから半導体素子の剥離の防止をより効率よく行うことができる。
【００１８】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る半導体装置を半導体発光装置を例に、図１から図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図２は、搭載用リードフレームに形成された溝を説明する部分拡大図である。
【００１９】
図１に示すように、半導体発光装置１は、半導体発光素子２と、樹脂封止部３と、リードフレーム４とを備えている。
【００２０】
半導体発光素子２は、導電性の基板にｎ型半導体層と、ｐ型半導体層とを積層されたものであり、リードフレーム４に銀ペースト７で導通接続されている。
【００２１】
樹脂封止部３は、例えば、エポキシ系樹脂が使用でき、リードフレーム４に半導体発光素子２が搭載された状態で、トランスファー成形法で形成される。
【００２２】
リードフレーム４は、半導体発光素子２を搭載している搭載用リードフレーム４ａと、半導体発光素子２とワイヤ５を介して接続される結線用リードフレーム４ｂとを備えている。このリードフレーム４は、Ｃｕ合金（Ｃｕ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ系）、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ合金からなる金属合金を基材としている。この金属合金は、Ｃｕ合金の場合には神戸製鋼社製ＣＡＣ９２が使用でき、Ｆｅ−Ｎｉ合金の場合には４２アロイが使用でき、Ｆｅ合金の場合にはＳＰＣＣが使用できる。
【００２３】
リードフレーム４は、これらの金属合金からなる基材の表面の全部または、部分的にメッキ層が形成されている。リードフレーム４にＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には、Ａｇメッキ層が形成され、Ｃｕ合金を用いた場合には下地層としてＮｉメッキ層を形成した後に、Ａｇメッキ層を形成する。搭載用リードフレーム４ａには、これらのメッキ層より深く、基材である金属合金が露出するように溝６が形成されている。樹脂封止部３を形成するエポキシ系樹脂は、メッキ層を形成するＡｇメッキと密着度が高い。しかしリードフレーム４の基材である金属合金、例えば、上述したＣｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ合金とは密着度が低い。この半導体発光装置１をリフロー工程などにより加熱すると、樹脂封止部３が加熱され、樹脂封止部３を形成する樹脂が吸湿した水分が水蒸気化すると、樹脂封止部３を形成する樹脂と、この樹脂とは密着度が低い基材との間にこの水蒸気の圧力により間隙ができる。この間隙は、溝６として半導体発光素子２が搭載された位置から樹脂封止部３の外側となる位置まで連通しているので、水蒸気を樹脂封止部３の内部から外側へ排出する導出路として機能する。従って、樹脂封止部３の内部から水蒸気を脱気することができるので、水蒸気の圧力による樹脂封止部３のクラックの発生を防止することができ、銀ペースト７から半導体発光素子２の剥離を防止することができる。
【００２４】
また、加熱後に常温に戻った樹脂封止部３は、水蒸気を脱気すると元の状態に戻り、蒸気圧により発生した間隙も閉塞状態となるため、樹脂封止部３の外部から湿気の浸入を規制できる。
【００２５】
この溝６の形状について図２に基づいて詳細に説明する。この溝６は、その断面がＶ字状に形成されているが、他にＵ字状、凹字状、任意の形状に形成することができる。プレス加工で型の押圧によりメッキ層より深く溝６を形成する際には、型の押圧力が低くても、基材が露出するように溝６を容易に形成できるためＶ字状とするのが望ましい。
【００２６】
溝６は、搭載用リードフレーム４ａの半導体発光素子２が搭載された位置から樹脂封止部３の外側となる位置まで設けられており、半導体発光素子２の外周を囲うように形成された堀部６ａと、堀部６ａと樹脂封止部３の外側とを連絡する連絡部６ｂとが形成されている。
【００２７】
溝６の堀部６ａは、半導体発光素子２に最も近接した第１の堀部６ａ−１から順に、第２の堀部６ａ−２、第３の堀部６ａ−３、第４の堀部６ａ−４とから構成される。第４の堀部６ａ−４から第１の堀部６ａ−１へ半導体発光素子２の中心に近づくに応じて幅が狭くなるように形成されている。また、第１の堀部６ａ−１から第４の堀部６ａ−４は、連絡部６ｂとそれぞれ接続されている。連絡部６ｂの幅は、堀部６ａで最も幅の太い第４の堀部６ａ−４と略等しい幅で形成されている。
【００２８】
これは、搭載用リードフレーム４ａのメッキ層より深い溝は、樹脂封止部３を形成する樹脂との密着度が低いため、半導体発光素子２の中心に近づくに応じて幅を狭くすることで、樹脂封止部３と半導体発光素子２との密着性の高さを維持しつつ、水蒸気を堀部６ａから連絡部６ｂと導出させ、クラックの発生と銀ペースト７から半導体発光素子２の剥離の防止を図るためである。
【００２９】
第１の堀部６ａ−１から第４の堀部６ａ−４は、連絡部６ｂとそれぞれ接続されている。連絡部６ｂの幅は、堀部６ａで最も幅の太い第４の堀部６ａ−４と略等しい幅で形成されている。これは、堀部６ａで導入された水蒸気の全体が連絡部６ｂを通じて樹脂封止部３の外側へ導出されるので、効率よく導出するために太い幅の第４の堀部６ａ−４に略等しくしたものであるが、更に太く形成してもよい。この溝６は、プレス加工で堀部６ａおよび連絡部６ｂとが形成された型を押圧して容易に形成することができる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置を半導体発光装置を例に、図３に基づいて説明する。図３は、本発明の他の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図である。なお図３においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように、半導体発光装置１０は、リードフレーム１１の搭載用リードフレーム１１ａに電極として樹脂封止部から突出したリードフレームの電極部１１ａ−１とは別に、樹脂封止部３から突出して形成された突出部１１ａ−２が設けられている。溝１２の連絡部１２ａは、この突出部１１ａ−２に設けられている。
【００３２】
図３に示すような形状の樹脂封止部３であれば、堀部１２ｂと樹脂封止部３の外側とを連絡する連絡部１２ａを電極部１１ａ−１に設けるよりも、突出部１１ａ−２に設けた方が連絡部１２ａの距離が短くなる。樹脂封止部３が加熱されることで発生する水蒸気は、連絡部１２ａを通じて樹脂封止部３の外側へ脱気するが距離が長いと抜けの効率が低下する。従って、溝１２の連絡部１２ａを突出部１１ａ−２に設けたことにより、水蒸気の脱気を効率よく行うことができる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、堀部の代わりに溝をクシ状に形成したクシ部とし、このクシ部と連絡部とを接続した溝とすることもできる。これは、溝をリードフレームに半導体発光素子が搭載された位置から樹脂封止部の外側となる位置までメッキ層より深く基材が露出するように設ければよいので、他の形状も応用が可能である。
【００３４】
また、本実施の形態では半導体発光装置を例に説明したが、金属合金にメッキ層が形成されたリードフレームに、半導体素子が搭載され、この半導体素子を樹脂により封止した半導体装置であれば適用は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、容易に実施することができ、リフロー工程などの加熱にも樹脂のクラックの発生を防止することができるので、半導体素子がリードフレームに搭載され、この半導体素子を樹脂封止部で封止した半導体装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図
【図２】搭載用リードフレームに形成された溝を説明する部分拡大図
【図３】本発明の他の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体発光装置
２  半導体発光素子
３  樹脂封止部
４  リードフレーム
４ａ  搭載用リードフレーム
４ｂ  結線用リードフレーム
５  ワイヤ
６  溝
６ａ  堀部
６ａ−１  第１の堀部
６ａ−２  第２の堀部
６ａ−３  第３の堀部
６ａ−４  第４の堀部
６ｂ  連絡部
７  銀ペースト
１０  半導体発光装置
１１  リードフレーム
１１ａ  搭載用リードフレーム
１１ａ−１  電極部
１１ａ−２  突出部
１２  溝
１２ａ  連絡部
１２ｂ  堀部
【図１】
2006245460.tif 000003
【図２】
2006245460.tif 000004
【図３】
2006245460.tif 000005